Влияние эффекта самофокусировки света.
Процесс генерации сверхмощных световых импульсов может сопровождаться дополнительными нелинейно-оптическими эффектами и, в частности, эффектом самофокусировки света. Экспериментально обнаружено изменение временной структуры сверхкоротких световых импульсов в неодимовых лазерах, которое может быть объяснено влиянием самофокусировки излучения в активном элементе (см., например, [127]). Обратимся в связи с этим к рис. 3.53. Кривая 1 описывает форму светового импульса, которую он имел бы в отсутствие самофокусировки. Прямая АА фиксирует уровень мощности, отвечающий порогу эффекта самофокусировки. Когда мощность импульса в процессе его генерации достигает этого порога, проявляется самофокусировка излучения, вследствие чего возрастают потери — световой пучок начинает рассеиваться через боковую поверхность активного элемента (см. правую часть рисунка). Указанные потери максимальны для наиболее интенсивной части светового импульса; в результате образуется провал в той части импульса, которая должна была соответствовать максимуму его интенсивности. Поэтому реализуемая форма светового импульса описывается не кривой 1, а кривой 2 (см. рисунок).
Из рисунка видно, что самофокусировка не только изменяет форму светового импульса, но и ограничивает его пиковую мощность. Вопрос ограничения мощности генерируемого излучения за счет самофокусировки имеет большое значение при оценке предельных энергетических характеристик лазеров [128, 129]. Самофокусировка ограничивает интенсивность генерируемого излучения на
Рис. 3.54
уровне, равном примерно 
(для обычно применяемых лазерных схем).
В [130] рассматривается возможность использования эффекта самофокусировки для сокращения длительности и увеличения контраста сверхкоротких световых импульсов. Эту возможность поясняет рис. 3.54. Здесь 1 — среда, в которой имеет место самофокусировка излучения, 2 — поглощающий экран относительно небольшого диаметра, 3 — входной световой импульс (в общем случае это может быть группа импульсов различной интенсивности), 4 — выходной световой импульс. Менее интенсивная часть входного импульса 3 не испытывает самофокусировки и поглощается в значительной мере экраном 2. Более интенсивная часть входного импульса благодаря уширеиию пучка за счет самофокусировки практически минует экран 2. Поэтому выходной импульс 4 должен быть более коротким и более контрастным по сравнению с входным импульсом 3.
В [130] показано, что более выгодно использовать не абсолютно непрозрачный экран малого диаметра, а неоднородный экран, коэффициент прозрачности К которого возрастает с расстоянием 
от оси по закону 
где а — диаметр экрана. Такой экран обеспечивает наименьшие потери для наиболее интенсивной части импульса, в результате чего происходит не только сокращение длительности импульса, но и увеличение его пиковой мощности. В рассматриваемом случае эффект самофокусировки играет позитивную роль — он приводит не к увеличению, а, напротив, к уменьшению потерь (для наиболее интенсивной части светового импульса).
Следует отметить, что пространственно неоднородный экран не обязательно должен быть поглощающим. Вместо поглощающего экрана может быть использована усиливающая среда, характеризующаяся пространственно неоднородным коэффициентом усиления.
